[发明专利]非相干化器件和使用它的光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学构件(非相干化器件)和使用它的光学装置。

背景技术

使用色彩的三原色即R、G、B这3个波长的光源的投影机、显示器等的光学设备正在广泛普及并渗透。作为光源，一般主要使用的是发光二极管(LED)，但在投射或显示图像、映像的用途中，强烈要求有更明亮的图像，因此相比LED，激光器(LD)的使用更受青睐。

若激光器与LED比较，则具有光强度高、波长宽度窄、干涉性高的特征。因此，能够得到明亮的图像的另一面是，例如若作为投影机的光源使用，则由于屏幕等上的微小凹凸等带来的散射光干涉，导致被称为散斑(speckle)的干扰出现在投射图像上，存在容易使画质劣化这样的课题。

为了降低这些散斑，至今为止提出有几个提案。

一个提案利用的原理是，在时间上使激光束高速变动，使人的眼睛感知不到散斑。

例如，在专利文献1中提出有一种方法，其将透明基材上形成有深度不同的多个凹部的衍射型透镜元件用于照明装置，通过使所述衍射型透镜元件旋转来降低散斑。另外，在专利文献2中，公开有一种散斑去除器件，其采用通过使提供半波的奇整数倍的补偿(retardation)的光延迟器机械地旋转、振动或使液晶驱动的方式。

另一方面，作为不采用这样的机械或电气驱动的散斑降低手段，有向激光束内给予超过激光光源的相干长度(可干涉距离)的光程差的方法。

例如，在专利文献3中公开有一种方法，其是在激光束的光程中设置具有光程差的光纤束。

另外，在专利文献4、5中公开有一种方法，其是通过使用无源部件而使小型化成为可能。图12表示专利文献4所公开的光学装置。从平行平面板120的入射孔121以规定角度入射的激光束，发生折射由第一反射面122反射后，又由第二反射面123反射，在此第一、第二反射面122、123中交替地重复反射。在第一反射面122上部分性地设有透射孔(未图示)，通过使透过这些透射孔的激光光束的光程差比激光光源的可干涉距离长，使透过相邻的透射孔的光束彼此非相干化。

另外，图13表示专利文献5所公开的照明装置的光学系统。在图13中，光束分离器130由在石英板的两面贴有反射膜的平行板构成，反射面a、b、c、d、e的反射率分别为75％、66.5％、50％、0％、100％。若激光束入射光束分离器130，则强度大致相同的光束被输出4条。各个光束的光程差设定得比可干涉距离大，因此这4条光束彼此非相干。此外，经由配置在后方的双折射晶体131，各个光束被分割成偏振光垂直的两条光束，因为具有相互垂直的偏振光的光束之间互不干涉，所以合计8条光束不发生干涉，即被非相干化。

另外，在专利文献6中公开有一种方法，其是在调制从光源入射的光的空间调制装置中，通过使用衍射光学元件使光扩散，且使光的扩散角比入射前大，从而降低散斑。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002-267825号公报

专利文献2：特开2009-258738号公报

专利文献3：特开平6-167640号公报

专利文献4：特开平1-292821号公报

专利文献5：特开平1-290276号公报

专利文献6：特开2010-39137号公报

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种不具有机械或电气的驱动部分、且小型并可以控制出射光束的光强度分布的光学构件(非相干化器件)，和使用它的光学设备。

本实施方式的光学构件，具备如下：全反射镜，其具有反射激光束的反射面；滤光片，其具有使所述激光束的一部分透射、且使剩余部分反射的部分透射面，并且按照与所述反射面对置的方式配置所述部分透射面；衍射光栅，其入射所述激光束，并且使所述入射的激光束衍射、且使之入射到所述全反射镜或所述部分透射滤光片。

根据本发明，通过调整衍射光栅的光栅间隔和部分透射滤光片的透射率与反射率的比值，能够自由地设计从光学构件出射的光束的大小、和光束内的光强度的分布。

此外，能够使光学构件相对于入射的光垂直地配置。另外，能够使从光学构件出射的光，相对于入射光学构件的光的中心轴呈轴对称分布。因此，可以实现小型化。

附图说明

图1A是表示实施的方式1的非相干化器件11的剖面图和俯视图。

图1B是放大表示实施的方式1的入射孔15的剖面图。

图2(a)是表示实施的方式2的非相干化器件21的剖面图，(b)是放大表示实施的方式2的入射孔25的剖面图。